SU1337965A1 - Method and device for protecting the distributing electric mains with nonlinear load and power filter against overloads by resonance-frequency currents - Google Patents

Method and device for protecting the distributing electric mains with nonlinear load and power filter against overloads by resonance-frequency currents Download PDF

Info

Publication number
SU1337965A1
SU1337965A1 SU833656375A SU3656375A SU1337965A1 SU 1337965 A1 SU1337965 A1 SU 1337965A1 SU 833656375 A SU833656375 A SU 833656375A SU 3656375 A SU3656375 A SU 3656375A SU 1337965 A1 SU1337965 A1 SU 1337965A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
current
filter
power filter
output
protecting
Prior art date
Application number
SU833656375A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Алексеевич Пономарев
Владимир Васильевич Точилин
Сергей Николаевич Черевань
Константин Анатольевич Полуботко
Original Assignee
Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Силовых Полупроводниковых Устройств
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Силовых Полупроводниковых Устройств filed Critical Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Силовых Полупроводниковых Устройств
Priority to SU833656375A priority Critical patent/SU1337965A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1337965A1 publication Critical patent/SU1337965A1/en

Links

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности электроснабжени промпредпри тий, и может быть использовано при выполнении защит распределительных сетей 6-20 кВ, питающих нагрузки с нелинейными характеристиками: тиристорные электропривода переменного и посто нного тока, дуговые сталеплавильные и рудпотсрмические печи и т.д.The invention relates to electrical engineering, in particular power supply of industrial enterprises, and can be used to protect 6-20 kV distribution networks supplying loads with nonlinear characteristics: AC and DC thyristor electric drives, steelmaking and arc furnaces, etc.

Известно устройство дл  вьщелени  аварийной составл ющей электрической величины при повреждении электрической сети, содержащее входной трехфазный сумматор, подключенный входом к датчику контролируемого сигнала, бло дл  рас чета поправок, два выхода которого подключены через интеграторы к двум входам трехфазного интегратора синусоидальных колебаний, выход которого подкттчен к инвертированном входу указанного сум(атора и первому дополнительному входу блока расчета поправок, блок коррекции частоты, включенньпЧ между выходами одного из интеграторов и третьим входом генератора синусоидальных колебаний, который выдел ет аварш |Н та составл ющ та тока и при достижеппи последней за- даююй неличипы дает сигнал на отключимте поврежденного участка се- ти СП .A device is known for introducing an emergency component of an electrical quantity in the event of a damaged electrical network, containing an input three-phase adder connected by an input to a sensor of a monitored signal, block for calculating corrections, two outputs of which are connected via integrators to two inputs of a three-phase sinusoidal integrator whose output is connected to the inverted input of the specified sum (ator and the first additional input of the correction block, the frequency correction block, included between the outputs one from about integrators and the third input of the sine wave generator, which detects the avarsh | H that was Yusch that current and last dostizheppi za- dayuyuy nelichipy gives a signal to the damaged portion otklyuchimte CE ti SP.

Недостатком уклча11ного устройства защиты распределительной сети переменного то ка  вл етс  нечувствительность к возникновеишо резонансных  в ленщ между 1шдуктивностью сети и емкостью конденсаторных батарей (КБ), подключаемых к сетм фильтров, если одновременно от этой сети питаютс  потребители с резконелинейной характеристикой в Bn/ie тиристорных преобразователей и:1и металлургических печей . В процессе эксплуатации возможна расстройка фильтра от его резонансной час 1 оты за счет изменени  индуктивных и емкост}1ьгх сопротивлений фильтра при изменении температуры и частоты питающей сети, а также выхода из стро  отдельных конденсаторов или межвитковых замыканий в реакторе фильтра. При емкостном характере расстройки фильтра возможны значи1ель- ные возрастани  тока пысщей гармоники в цепи фильтра и питающей сети в сравнении с суммарпьм током этих же rapMOHitK потребител  с нелинейной характеристикой . При этом дви1 атели пе379652The disadvantage of the device for the protection of the distribution network is that it is insensitive to the occurrence of resonance in the field between the network’s performance and the capacitor battery capacity (KB) connected to the filter networks, if at the same time Bn / ie thyristor converters and : 1 and metallurgical furnaces. During operation, the filter can be detuned from its resonant hour 1 due to a change in the inductive and capacitance of the filter resistances as the temperature and frequency of the supply mains change, as well as the failure of individual capacitors or inter-turn short circuits in the filter reactor. With a capacitive detuning of the filter, a significant increase in the dust harmonic current in the filter circuit and the power supply network is possible compared to the total current of the same rapMOHitK consumer with a nonlinear characteristic. At the same time, the engine is equipped with

реме} ного тока недоиспользуютс  по мощности за счет по влени  больших токов обратной последовательности, а ; конденсаторы, питающие кабели н реакторы перегреваютс , т.е. по вл етс  необходимость в отключении фильтров .power strips are underutilized in power due to the appearance of large negative-sequence currents, a; capacitors, power cables, n reactors overheat, i.e. it becomes necessary to disable the filters.

Известен способ защиты распредели- то тельной сети, при котором измер ют сверхток, выдел ют высшие гармоники в нормальном и аварийном режимах и при отклонении указанных величин от заранее заданных производ т отключе ние сети с ускорением по времени С 2. Известно и устройство защиты распределительной сети, содержащее датчик тока сети, токовое реле, уставку которого настраивают по условию чув20 ствительности, а также фильтр высших гармоник, ло1-ический элемент НЕ и два элемента ИЛИ, реле времени, причем на выходе датчика тока включены параллельно токовое реле и фильтрThe known method of protection of the distribution network, in which the overcurrent is measured, high harmonics are extracted in normal and emergency modes, and if the specified values deviate from the predetermined values, the network is disconnected with time acceleration C2. containing a network current sensor, a current relay whose setting is adjusted according to the sensitivity condition, as well as a high harmonic filter, a NO block and two OR elements, a time relay, and a pair is turned on at the current sensor output allel current relay and filter

HLicuii-fx гармоник-, на вькоде которых собрана логическа  схема, обеспечивающа  отключение поврежденного участка сети без выдержки времени 2 . HLicuii-fx harmonics-, on which code a logical circuit is assembled, providing disconnection of the damaged part of the network without time lag 2.

30 il«j;ocTaTKaMH известных способа и ycTpoiiCTBa  вл ютс  нечувствительность защиты распределительно сети к возникновению резонансных  влений между индуктивностью сети и емкостью30 il "j; ocTaTKaMH of the known method and ycTpoiiCTBa are the insensitivity of the protection of the distribution network to the occurrence of resonance between the network inductance and the capacitance

35 конденсаторно батареи, подключаемых к сети фильтров; неселективность данного способа защиты в сет х с потребител ми , имеющими нелинейную теристику,- так как уровень высших35 capacitor battery connected to the network of filters; the nonselectivity of this method of protection in networks with consumers who have non-linear testing, because the level of higher

40 гармоник и, следовательно, коэффициент искалсепи  потребл емого тока в нормальных режимах намного вьщ1е, чем при коротком-зa ыкaнин (КЗ) на стороне 0,4 кВ подключенного к этой сети40 harmonics and, consequently, the search ratio of the consumed current in normal modes is much more pronounced than with short-to-curtain (CC) on the 0.4 kV side connected to this network

45 1 рансформатора. Поэтому при КЗ на45 1 ranformator. Therefore, when short circuit

стороне 0,4 кВ происходит одновременное отключение распределительной сети без выдержки времени.0.4 kV side, simultaneous shutdown of the distribution network without time delay occurs.

Цель изобретени  - повышение на50 дежности функцио1 ировани  путем увеличени  чуБС 1 вительпости и селективности защиты.The purpose of the invention is to increase the reliability of operation by increasing the supply capacity and selectivity of protection.

Цель достигаетс  тем, что в способе защиты распределительной электро55 сети с нелинейно характеристикой нагрузки и силовым фильтром от перегрузки токами резонансной частоты, по которому измер ют ток электросети, выдел ют в нем ч ок резонансной часто313The goal is achieved by the fact that in the method of protecting a distribution network with a nonlinear characteristic of the load and a power filter from overloading the currents of the resonance frequency, by which the current of the power grid is measured, the frequency of the resonant frequency in it is 313

ты, сравннвшот вылелеиную составл ш- щую с заданием iiop(iroM и в случае превышени  его выделенной составл ющей формируют сигнал на отключение силового фильтра, дополнительно измер ют ток упом нутой нелинейной нагрузки , выдел ют Б нем величину тока резонансной частоты и используют эту выделенную составл ющую в качестве упом нутого порога.You can compare the selected component with the iiop task (iroM and, if its selected component is exceeded, generate a signal to turn off the power filter, additionally measure the current of the said non-linear load, allocate a resonant frequency current to B) and use this selected component as a threshold.

В известное устройство дл  защиты распределительной электросети с нелинейной нагрузкой и силовым фильтром от перегрузки токами резонансной частоты , содержащее в каждой из трех фаз первый датчик тока электросети с подключенным к его выходу первым фильтром высших гармоник, исполнител1,ный орган и подключе1П1Ь01 к его входу блок сравнени , к псрпому входу которого через последовательно соедииенн,1Й первый интегратор и первый выпр митель подключен выход гтервого фильтра высших гармоник, дополнительно введеЕ1ы второй датчик тока в цепи нелинейной нагрузки с подключенным к его выходу вторым фильтром высших гармоник, выход которого через соединенные последовательно BTopoii выпр митель и вто-. рой интегратор подключен к второму входу упом нутого блока сравнени , а выход упом нутого исполнительного органа подключен к отключающему входу выключател  в цепи силового филыра.In a known device for protection of a distribution network with non-linear load and a power filter against overloading of resonant frequency currents, in each of the three phases there is a first sensor of the power network connected to its output by the first high-harmonic filter, an actuator, and an input unit The first integrator and the first rectifier are connected to the output of the high harmonic filter through the serial input, the first integrator and the first rectifier, additionally introducing the second current sensor in the circuit a linear load with a second harmonic filter connected to its output, the output of which is through a rectifier and a second connected via a series of BTopoii. The integrator is connected to the second input of the mentioned comparator unit, and the output of the said executive body is connected to the disconnecting input of the switch in the power filler circuit.

Сущность предлагаемого способа защиты распределительной сети с силовым фильтром и нелинейной характеристикой нагрузки заключаетс  в том, что выдел ют ток резоиапсной частоты настройки сети и цопи нагрузки, сравнивают значени  выделенных резонансных токов, отключают силовой фильтр при превышении тока резонансной гармоники в распределительной сети тока этой гармоники, протекающей в цепи нагрузки .The essence of the proposed method of protecting a distribution network with a power filter and a nonlinear load characteristic is that they separate the current of the frequency of tuning the network and the load source, compare the values of the selected resonant currents, turn off the power filter when the current of the resonant harmonic in the distribution network of this harmonic is exceeded, flowing in the load circuit.

На чертеже показана &труктурно- принципиальна  схема устройства защиты распределительно сети с одним силовым фильтром и нагрузкой в виде дуговой печи и тиристорного электропривода , имеющих резко нелинейные характеристики .The drawing shows a structural diagram of the protection device of a distribution network with one power filter and a load in the form of an arc furnace and a thyristor electric drive, which have highly non-linear characteristics.

Устройство содержит датчик 1 тока {трансформатор тока распределительной сети 2, датчик 3 тока в цепи 4 нагрузки, кажды11 из датчиков тока через соответствующие фильтры 5 и 6The device contains a current sensor 1 {current transformer of a distribution network 2, a current sensor 3 in the load circuit 4, each of the current sensors through the corresponding filters 5 and 6

5five

ВЫСП1ИХ rapMoiKTK, выпр мители 7 и 8 и интеграторы 9 и 10 подсоединен1 1 раздельно на входы сравнивающего узла 11, выход которого подсоединен через исполнительный орган 12 к управл ющему выключателю 13, включенному последовательно с силовым фштьтром 14. Защита распределительной сети сVYP1IH rapMoiKTK, rectifiers 7 and 8 and integrators 9 and 10 are connected1 1 separately to the inputs of a comparing node 11, the output of which is connected through an actuator 12 to a control switch 13 connected in series with the power supply 14. Protection of the distribution network from

силовым фильтром и нелинейной характеристикой нагрузки осуществл етс  следующим образом.power filter and nonlinear load characteristic is as follows.

При работе потребител  с нелинейной характеристикой, например вентильного электропривода, из сети потребл етс  реактивна  мопшость и за счет коммутаций в преобразователе искажаетс  форма питающего тока. При отсутствии силовых фильтров ток вWhen a consumer operates with a nonlinear characteristic, for example, a valve electric drive, a reactive trash is consumed from the network and the form of the supply current is distorted by switching in the converter. In the absence of power filters, the current in

распределительной сети идентичен току в цепи нагрузки, а следовательно, и токи высших гармоник в сети и цепи нагрузки равны между собой.distribution network is identical to the current in the load circuit, and hence the currents of higher harmonics in the network and the load circuit are equal to each other.

При подключении силового фильтра,When connecting the power filter,

настроенного на одну из гармоник, значение тока резонансной гармоники в сети уменьшаетс , поскольку дл  упом нутой гармоники идеальный фильтр представл ет малое сопротивление.tuned to one of the harmonics, the value of the resonant harmonic current in the network is reduced, since for the said harmonic the ideal filter is low resistance.

Степень фильтрации определ етс  добротностью силового фильтра, качеством его настройки в резонанс и зависит от соотношени  мощностей сети и ус 1 ановленной мощности конденсаторной батареи фильтра.The degree of filtering is determined by the quality factor of the power filter, the quality of its tuning into resonance, and depends on the ratio of network power and installed capacity of the capacitor battery of the filter.

В процессе эксплуатации возможна расстройка силового фильтра, котора  может быть вызвана изменением индук- тивно1 о или емкостного сопротивлени During operation, a detuning of the power filter is possible, which may be caused by a change in inductive or capacitive impedance.

элементов при изменени х температуры и отклонени х частоты сети от номинальной, а также вследствие межвитковых замыканий в реакторе, выхода из стро  отдельных предохраниталей в конденсаторной батарее и т.п.cells with changes in the temperature and deviations of the mains frequency from the nominal, as well as due to inter-turn short circuits in the reactor, failure of individual fuses in a capacitor battery, etc.

При работе силового фильтра в распределительной сети с нелинейной характеристикой потребител  в случаеWhen a power filter is operating in a distribution network with a non-linear consumer characteristic in the case of

его расстройки емкостного характера ток резонанс}юй гармоники в сети может значительно превышать ток гармоники в цепи нагрузки.its capacitance detuning current resonance} harmonics in the network can significantly exceed the current harmonics in the load circuit.

Аналогичное усиление резонансной или близлежащей к ней гармоники может происходить и при и;;еапьно настроенном фильтре вследствие параллельного резонанса инд т тивного сопротивлени  сети с емкостным сопротивлением конденсаторной батареи, если конфигураци  рпспределительно сети и ее сопротивление мен ютс  неконтролируемым образом. Однако как в первом, так и во втором случа х ток резонансной гармоники цепи нагрузки практически остаетс  неизменным , в то врем  как ток в электросети возрастает.A similar amplification of the resonant or nearby harmonics can occur with and ;; a tuned filter due to the parallel resonance of the inductance of the network with the capacitance of the capacitor battery, if the distribution of the distribution network and its resistance change in an uncontrolled manner. However, in both the first and second cases, the resonant harmonic current of the load circuit remains almost unchanged, while the current in the electrical network increases.

и 3 тока установленныхand 3 current set

С помощью датчиков I (трансформаторов тока), в распределительной сети 2 и цепи 4 нагрузки измер ют несинусоидальные токи. На выходе датчиков 1 и 3 тока дл  выделени  резонансной гармоникиUsing sensors I (current transformers), non-sinusoidal currents are measured in the distribution network 2 and the load circuit 4. At the output of current sensors 1 and 3 to highlight the resonant harmonics

79ft579ft5

Г клк1чеиы фильтры 5 и 6 соответственно .Kklkcheyy filters 5 and 6 respectively.

Затем выделенные резонансные гармоники выпр мл ютс  посредством выпр мителей 7 и 8, а затем выпр мленные значени  резонансных гармоник интегрируютс  интеграторами 9 и 10 дл  исключени  пульсаций и сравниваютс  10 с помощью блока II сравнени . При превышении тока высп1ей гармоники в распределительной сети тока высшей гармоники , протекающего в цепи нагрузки, срабатывает исполнительный орган 12, 15 управл ющш выключателем 13 в цепи силового фильтра 14, благодар  чему и повышаетс  надежность функционировани  .The selected resonant harmonics are then rectified by rectifiers 7 and 8, and then the rectified values of the resonant harmonics are integrated by integrators 9 and 10 to eliminate pulsations and compared by 10 using Comparison Unit II. When a current harmonic in the distribution network of a high harmonic current flowing in the load circuit is exceeded, the actuator 12, 15 operates the switch 13 in the power filter circuit 14, thereby increasing the reliability of operation.

ггyy

Редактор М.ДылынEditor M. Dylyn

Составитель В.Молчанов Техред Л.ОлийныкCompiled by V. Molchanov Tehred L. Oliynyk

Заказ 4138/51 Тираж 617ПодписноеOrder 4138/51 Circulation 617 Subscription

ВНИШШ Государственного комитета СССРVNISh State Committee of the USSR

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

1212

7272

Корректор М.ДемчикProofreader M. Demchik

Claims (2)

СПОСОБ ЗАЩИТЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСЕТИ С НЕЛИНЕЙНОЙ НАГРУЗКОЙ И СИЛОВЫМ ФИЛЬТРОМ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ТОКАМИ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯMETHOD FOR PROTECTING A DISTRIBUTION ELECTRIC NETWORK WITH NONLINEAR LOAD AND POWER FILTER FROM RESETTING CURRENT RESONANCE FREQUENCY CURRENTS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION 1. Способ защиты распределительной электросети с нелинейной нагрузкой и силовым фильтром от перегрузки токами резонансной частоты, по которому измеряют ток электросети, выделяют в нем, ток резонансной частоты, сравнивают выделенную составляющую с заданным порогом и в случае превышения его выделенной составляющей формируют сигнал на отключение силового фильтра,· отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем увеличения чувствительности и селектив ности, дополнительно измеряют ток упомянутой нелинейной нагрузки, выделяют в нем величину тока резонансной частоты и используют эту выделенную составляющую в качестве упомянутого порога.1. A method of protecting a distribution network with a non-linear load and a power filter from overloading with resonant frequency currents, which measure the current of the network, isolate it, the resonant frequency current, compare the selected component with a predetermined threshold and, if its selected component is exceeded, form a signal to turn off the power filter, characterized in that, in order to increase the reliability of operation by increasing the sensitivity and selectivity, additionally measure the current of the aforementioned non-linear load loads, emit in it the magnitude of the current of the resonant frequency and use this selected component as the mentioned threshold. 2. Устройство для защиты распределительной электросети с нелинейной нагрузкой и силовым фильтром от перегрузки токами резонансной частоты, содержащее в каждой из трех фаз первый датчик тока электросети с подключенным к его выходу первым фильтром высших гармоник, исполнительный орган, подключенный к его входу, блок сравнения, к первому входу которого через последовательно соединенный первый интегратор и первый выпрямитель подключен выход первого фильтра высших гармоник, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности устройства, дополнительно введены второй датчик тока в цепи нелинейной нагрузки с подключенным к его выходу вторым фильтром высших гармоник, выход которого через соединенные последовательно второй выпрямитель и второй интегратор подключен к второму входу упомянутого блока сравнения, а выход упомянутого исполнительного органа подключен к отключающему входу выключателя в цепи силового фильтра.2. A device for protecting a distribution network with a non-linear load and a power filter from overloading with resonant frequency currents, containing in each of the three phases a first mains current sensor with a first higher harmonic filter connected to its output, an actuator connected to its input, a comparison unit, to the first input of which, through the series-connected first integrator and the first rectifier, the output of the first higher harmonics filter is connected, characterized in that, in order to increase the sensitivity of the device two, a second current sensor was introduced in the nonlinear load circuit with a second higher harmonic filter connected to its output, the output of which through a second rectifier and a second integrator connected in series is connected to the second input of the said comparison unit, and the output of the said actuator is connected to the disconnecting input of the switch in power filter circuit. SU ,.„1337965SU,. „1337965 I 33 7 965I 33 7 965
SU833656375A 1983-10-28 1983-10-28 Method and device for protecting the distributing electric mains with nonlinear load and power filter against overloads by resonance-frequency currents SU1337965A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833656375A SU1337965A1 (en) 1983-10-28 1983-10-28 Method and device for protecting the distributing electric mains with nonlinear load and power filter against overloads by resonance-frequency currents

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833656375A SU1337965A1 (en) 1983-10-28 1983-10-28 Method and device for protecting the distributing electric mains with nonlinear load and power filter against overloads by resonance-frequency currents

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1337965A1 true SU1337965A1 (en) 1987-09-15

Family

ID=21086876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833656375A SU1337965A1 (en) 1983-10-28 1983-10-28 Method and device for protecting the distributing electric mains with nonlinear load and power filter against overloads by resonance-frequency currents

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1337965A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 771788, кл. Н 02 Н 3/00, 1974. Авторское свидетельство СССР № 580608, кл. Н 02 Н 3/00, 1969. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8093871B2 (en) Power distribution system control and monitoring
KR100875530B1 (en) Transformerless power conversion device using chopper
KR100665540B1 (en) All igbt ups system for input/output three phases
KR20170014672A (en) Power loss measuring system for measuring power loss at harmonic filter included in high voltage direct current(hvdc) ststem and method for measuring power loss thereof
CA2333573C (en) Power-factor correction arrangement
Tugay The resonance overvoltages in EHV network
SU1337965A1 (en) Method and device for protecting the distributing electric mains with nonlinear load and power filter against overloads by resonance-frequency currents
WO1994024622A1 (en) Turnoff thyristor controlled series compensation system
KR20060052197A (en) Detecting device for voltage lowering
US7173349B2 (en) Equipment and method for exchanging power, in shunt connection, with an electric power network, and use of such equipment
KR102230454B1 (en) Uninterruptible power supply having multiple harmonics filtering function
RU2037249C1 (en) System of uninterrupted power supply
JP6921631B2 (en) Power system
CN112335163A (en) Determination of the capacitor function of a passive filter circuit
Blooming Capacitor failure analysis
JPH0833199A (en) Capacitor protective device
US3011093A (en) Surge suppressor for welder
KR100790521B1 (en) Apparatus for compensating elctricity abnormality
CA1147384A (en) Filter input protection
JPH073801Y2 (en) Protection circuit for active filter
JPS6321152Y2 (en)
EP3462583A1 (en) Grid connected inverter arrangement
Szczotka Kompenzace harmonických proudů v průmyslových aplikacích
JPS6059915A (en) Defect current protecting device
WO2020044139A1 (en) Converter arrangement and isolation method thereof to protect from harmonic distortions